Индивидуальная 3D-печатная форма для повышения точности терапии гипертермией под контролем МРТ при раке предстательной железы

Оглавление

• Ключевые моменты
• Почему это исследование важно
• Справочная информация: Лучевая терапия, тепло и необходимость идеального позиционирования
• Чего хотели достичь исследователи
• Методы исследования: как проводилось исследование
• Создание индивидуальных устройств: сканирование, дизайн и 3D-печать
• Как измерялась точность позиционирования
• Ключевые результаты: Воспроизводимость на линейном ускорителе (LINAC)
• Ключевые результаты: Воспроизводимость на МРТ
• Важнейшее сравнение: С устройством и без устройства
• Нацеливание ультразвуком: Может ли устройство правильно направлять тепло?
• Клинические последствия: Что это означает для пациентов
• Ограничения: Что это исследование не смогло доказать
• Рекомендации: Что должны знать пациенты
• Часто задаваемые вопросы
• Информация об источнике

Ключевые моменты

• Исследовательский прототип 3D-печатного тазового шаблона уменьшил ошибки позиционирования в 4–6 раз по сравнению с выравниванием по татуировкам у двух здоровых добровольцев.
• Большинство ошибок позиционирования с использованием шаблона составляли менее половины миллиметра; наибольшая ошибка наблюдалась в направлении от головы к стопам.
• Шаблон удерживал ультразвуковой датчик так, что целевые сосуды находились в пределах 2 мм от их эталонного положения при каждом сеансе.
• Устройство было протестировано только на двух здоровых добровольцах; пациенты с раком предстательной железы не участвовали, и терапия гипертермией не проводилась.
• Печать каждого шаблона занимала 65–77 часов, но шаблон обеспечивал воспроизводимое позиционирование без использования татуировок или лазеров.

Почему это исследование важно

Рак предстательной железы является наиболее распространенным раком у мужчин. У многих мужчин, перенесших хирургическое удаление предстательной железы (радикальная простатэктомия), впоследствии возникает «биохимический рецидив» — повышение уровня простат-специфического антигена (PSA) в крови, что указывает на возможное сохранение раковых клеток.

Для таких пациентов дистанционная лучевая терапия (EBRT) — точно направленная радиация извне тела — является стандартным методом лечения с целью излечения. Однако долгосрочный контроль заболевания остается ограниченным. Примерно у 50% пациентов (около 1 из 2) наблюдается прогрессирование заболевания в течение 5 лет после спасительной лучевой терапии.

Врачи пытались повысить дозы радиации для улучшения результатов. Однако при превышении дозы радиации 70 Грей (Гр) могут увеличиваться отдаленные побочные эффекты. Это серьезная проблема, поскольку радиация должна уничтожать раковые клетки, защищая при этом близлежащие здоровые органы, такие как мочевой пузырь и прямая кишка.

Предпосылки: радиация, тепло и необходимость идеального позиционирования

Гипертермия (HT) — метод лечения, при котором ткань нагревается до 41–43°C (106–109°F) — является клинически признанным способом повышения эффективности радиации. Тепло повреждает раковые клетки и делает их более уязвимыми для радиации, потенциально улучшая уничтожение клеток. Теоретически добавление тепла могло бы позволить врачам достичь лучших результатов без увеличения дозы радиации, что избавило бы пациентов от дополнительных побочных эффектов.

Обеспечение глубокого нагрева технически сложно. Технология под названием фокусированный ультразвук под контролем МРТ (MRgFUS) использует звуковые волны, которые концентрируют энергию в глубоких тканях, управляемые в реальном времени с помощью МРТ-визуализации. За последнее десятилетие исследования показали, что ее можно использовать для абляции тканей (уничтожения опухолей теплом) и гипертермии при различных локализациях опухолей.

И лучевая терапия, и ультразвуковая тепловая терапия требуют исключительной точности. Пациент должен лежать в абсолютно одинаковом положении во время каждого сеанса — иногда в течение недель ежедневных процедур. В отделениях радиационной онкологии для этого используются татуировки: небольшие постоянные черные точки на коже, которые совмещаются с лазерными лучами на аппарате для лечения. При раке предстательной железы правильное ежедневное позиционирование связано с лучшим долгосрочным контролем заболевания и меньшим количеством побочных эффектов, вызванных радиацией.

Но у татуировок есть недостатки. Они могут постоянно напоминать о болезни, а удаление татуировок часто не покрывается медицинским страхованием. Более важно для этого исследования то, что сами по себе татуировки не могут достаточно надежно удерживать пациента неподвижно, и уж тем более они не могут удерживать тяжелый ультразвуковой аппликатор на месте. Стандартные коммерческие средства иммобилизации таза — такие как подушки Vac-Lok™ (CIVCO, IA, США), Alpha Cradle® (Smithers Medical Products, OH, США), термопластичные маски, а также опоры для коленей и лодыжек — также не могут интегрировать ультразвуковые аппликаторы.

Здесь на помощь приходит 3D-печать. Она позволяет создавать персонализированные жесткие устройства, которые иммобилизуют пациента и включают специальные держатели для аппликаторов гипертермии. Жесткая 3D-печатная оболочка также поддерживает вес МРТ-катушки, предотвращая деформацию тела. Это улучшает качество МРТ и МРТ-термометрию (измерение температуры во время МРТ) за счет уменьшения расстояния между телом и катушкой, а также снижения движения.

Чего хотели достичь исследователи

Это исследование было частью продолжающегося клинического проекта, изучающего комбинацию гипертермии на основе MRgFUS и спасительной лучевой терапии у пациентов с раком предстательной железы и биохимическим рецидивом после радикальной простатэктомии. Целью команды было разработать и протестировать персонализированное 3D-печатное устройство иммобилизации, которое можно было бы использовать для обоих видов лечения и которое имело встроенный держатель для ультразвукового аппликатора.

В частности, они хотели протестировать, сможет ли такое устройство обеспечить:

• Быстрое и воспроизводимое позиционирование пациента при повторных сеансах лучевой терапии и гипертермии, а также
• Надежное нацеливание ультразвука на заранее определенную область, чтобы будущий терапевтический ультразвуковой пучок мог каждый раз воздействовать на одни и те же ткани.

Важно отметить, что все тесты позиционирования проводились без использования кожных меток, татуировок, лазеров или смещения стола для выравнивания добровольцев — считалось, что с этой задачей справится исключительно физическая форма формы. В исследовании приняли участие два здоровых добровольца с совершенно разным телосложением (индекс массы тела, или ИМТ, 22 и 31), чтобы доказать работоспособность системы для разных типов фигуры.

Методы исследования: как проводилось исследование

Каждый добровольец сначала ложился на спину (в положение на спине, стандартное для лучевой терапии области таза) на специальный стол. Конventional ультразвуковой диагностический зонд (CHISON Medical Technologies, Sonobook 6, зонд P2-V, Цзянсу, Китай) удерживался в неподвижном положении с помощью сочлененной руки, пока опытный врач-рентгенолог фиксировал эталонные ультразвуковые изображения.

В качестве ориентира для внутренних органов использовалась импульсная цветовая допплерография брюшной области, сфокусированная на правой подвздошной артерии — крупном кровеносном сосуде в области таза. Это означало, что исследователи могли впоследствии проверить, видит ли ультразвуковой зонд, встроенный в форму, тот же сосуд в том же месте.

Для создания цифровой модели тазовой области каждого добровольца и ультразвукового зонда использовался портативный 3D-сканер метрологического класса 3D surface scanner (HandySCAN™ 300, Creaform, Квебек, Канада). Его характеристики отличаются высокой точностью:

• Оптическое разрешение: 0,025 мм (25 миллионных метра)
• Разрешение сетки: 0,1 мм
• Частота дискретизации: 205 кГц
• Источник света: 3 лазерных диода
• Рабочее расстояние: 300 мм
• Глубина резкости: 250 мм

Полученное поверхностное изображение очищалось и наращивалось (увеличивалось) до толщины 5 мм с помощью программного обеспечения VxElements™ (Creaform, Канада).

Создание индивидуальных устройств: сканирование, проектирование и 3D-печать

Исследователи создали 3D-модель прототипа устройства, которое фиксировало точный угол и положение ультразвукового зонда. Затем устройство было напечатано из пластика АБС (акрилонитрилбутадиенстирол) — материала, выбранного потому, что он совместим с МРТ и устойчив к радиации. Принтером служила машина A2v4 (3NTR, Оледжо, Италия).

Готовые устройства печатались в двух частях (верхняя и нижняя оболочки). Производственные данные демонстрируют значительные усилия, затраченные на этот процесс:

• Добровольец 1 (ИМТ 22): 65 часов печати; каждый элемент имел размеры примерно 35 см × 33 см × 12 см; общий вес устройства — 1,3 кг.
• Добровольец 2 (ИМТ 31): 77 часов печати; каждый элемент имел размеры примерно 51,5 см × 35 см × 16 см; общий вес устройства — 1,7 кг.

Контроль качества был строгим. Каждый напечатанный элемент сканировался тем же высокоточным сканером HandySCAN 300, который использовался для создания исходной модели. Скан-данные совмещались и сравнивались с цифровыми моделями с помощью программного обеспечения VxElements для получения карты поверхностных отклонений — по сути, цветовой карты, показывающей, насколько точно реальное напечатанное изделие соответствует идеальному цифровому дизайну.

Распределение отклонений было почти гауссовым (колоколообразным) со средним значением, равным нулю для обоих добровольцев. Для первого добровольца стандартное отклонение составило 0,3 мм, а максимальные отклонения не превышали 0,7 мм. Для второго добровольца стандартное отклонение было 0,5 мм, а максимальные отклонения не превышали 1,0 мм. Простыми словами, 3D-принтер воспроизводил цифровые проекты с субмиллиметровой точностью.

Внутреннее качество устройства проверялось с помощью компьютерной томографии (КТ) (Philips Big Bore, Утрехт, Нидерланды) с толщиной среза 1 мм. Плотность пластика по КТ была однородной у всех добровольцев, со средним значением -350 единиц Хаунсфилда (ЕХ) и стандартным отклонением ±125. Минимальный порог в -650 ЕХ был выбран для подтверждения соответствия толщины оболочки ее физической толщине. Это сканирование также позволило врачам создать «фантомную» эталонную поверхность для оптической системы мониторинга, используемой во время лечения.

Как измерялась точность позиционирования

Исследователи проверили, насколько точно каждого добровольца можно было повторно позиционировать в форме, используя две системы измерения на двух разных аппаратах: систему оптического мониторинга поверхности (OSM) на линейном ускорителе (LINAC, аппарат для лучевой терапии) и 3-Тесла МРТ-сканер (Magnetom Prisma Fit, Siemens, Эрланген, Германия).

На LINAC (система Truebeam, Varian Medical Systems, Калифорния, США) использовалась система OSM AlignRT™ (VisionRT, Лондон, Великобритания). Устройство было закреплено на столе LINAC с помощью стандартной подушки Vac-Lok, которая была отформована по нижней оболочке и служила системой отсчета. На столе МРТ потребовалась более компактная подушка, поскольку стандартная система Vac-Lok была слишком большой и сталкивалась с кольцом МРТ.

К сегменту нижней оболочки были прикреплены три совместимых с МРТ маркера на основе водного геля. Это позволило исследователям контролировать два вида движения: движение добровольца относительно оболочки и движение оболочки относительно стола МРТ.

В каждой сеанс измерения (на LINAC или МРТ) добровольца просили войти в нижнюю оболочку, а затем добавлялась верхняя часть. Добровольц выходил и заново позиционировал себя между каждой из 6 или 7 повторных последовательностей измерений. Лазеры или метки на коже не использовались — стол просто помещался в те же вертикальные, продольные и латеральные координаты каждый раз. Система OSM LINAC, имеющая субмиллиметровое разрешение, записывала три смещения позиции (вертикальное, горизонтальное и продольное) и три угла поворота (рыскание, крен и тангаж).

Для сеансов МРТ разницы позиций между эталонным 3D-изображением и остальными снимками рассчитывались на системе планирования лечения Eclipse™ (Varian Medical Systems, Пало-Альто, Калифорния, США). Автоматический алгоритм совмещал изображения на основе костной анатомии (кости пациента, которые не двигаются и не деформируются). Четвертое изображение каждого сеанса использовалось в качестве эталона для учета любых изменений анатомии таза (таких как наполнение мочевого пузыря или прямой кишки) во время примерно 40-минутного получения семи изображений.

Параметры последовательности МРТ рассказывают о том, насколько детальными были эти изображения:

• T1-взвешенная быстрая спиновая эхо-последовательность
• Время повторения (TR) = 784 мс
• Время эха (TE) = 12 мс
• Полоса пропускания = 170 Гц/пиксель
• Фактор быстрой спиновой эхо-последовательности = 3
• Импульс перефокусировки = 180°
• Физическое разрешение = 1,56 мм × 1,17 мм × 3 мм
• Ускорение GRAPPA = 2
• Поле обзора = 300 мм
• Передискретизация по фазе = 80%
• Количество усредненных сигналов = 2
• Время получения = 185 секунд на изображение
• Комбинация катушек: спинная и корпусная матрица с 30 элементами

Эксперт-радиолог также измерил расстояние между маркерами МРТ на оболочке и нижним передним углом конкретного крестцового позвонка (позвонок S4 для добровольца 1 и позвонок S2 для добровольца 2) на сагиттальных снимках. Это позволило оценить, сохраняют ли кости пациента фиксированное положение относительно самой жесткой оболочки.

Статистическое сравнение 3D-векторов ошибок между данными OSM и данными МРТ проводилось с использованием критерия Манна–Уитни; значения p менее 0,05 считались статистически значимыми.

Ключевые результаты: Воспроизводимость на линейном ускорителе (LINAC)

При измерении с помощью системы OSM на LINAC ошибки позиционирования в вертикальном (вверх-вниз) и латеральном (влево-вправо) направлениях были минимальными для обоих добровольцев: медианные значения составляли менее 1 мм, а размах — около 2 мм. Повороты вокруг трех осей также были небольшими: медианные значения менее одной трети градуса, а размах — около 1°.

Более сложным оказалось продольное направление (вдоль длины тела пациента, от головы к ногам) — это наблюдение согласуется с более ранними исследованиями. У добровольца 1 (ИМТ 22) продольные отклонения были больше: медиана составила 4,4 мм, а размах — 18,8 мм. Медианное значение 3D-вектора (суммарной ошибки во всех направлениях) для этого добровольца составило 4,5 мм.

Доброволец 2 (ИМТ 31) в этом направлении показал значительно лучшие результаты: продольные отклонения были менее 0,7 мм при размахе всего 1,2 мм благодаря лучшей фиксации на кушетке. Его общий 3D-вектор составил медиану 0,8 мм. Однако его значения поворотов были больше — медиана почти 1° при размахе 1,5°, что, вероятно, связано с тем, что этот доброволец потерял вес между сеансом 3D-сканирования и измерениями OSM (его ИМТ снизился с 31,4 до 29,8), из-за чего форма прилегала немного менее плотно.

Ключевые результаты: Воспроизводимость на МРТ

При использовании устройства, напечатанного на 3D-принтере, воспроизводимость, основанная на костной анатомии, была отличной для обоих добровольцев на МРТ. Латеральные и вертикальные отклонения были очень малыми:

• Доброволец 1 (ИМТ 22): медиана менее 0,5 мм, размах около 2,5 мм
• Доброволец 2 (ИМТ 31): медиана 0,5 мм, размах 3,8 мм

Как и на LINAC, продольные отклонения были наибольшими. У обоих добровольцев медианное продольное отклонение составило 1,4 мм при размахе 8,5 мм (доброволец 1) и 7,5 мм (доброволец 2). Повороты были небольшими: близки к нулю при размахе около 1° для добровольца 1 и близки к 0,5° при размахе около 2° для добровольца 2.

Общие векторы 3D-смещения на МРТ составили медиану 1,5 мм для добровольца 1 и 2,3 мм для добровольца 2.

Измерения расстояний от кости до маркера подтвердили, что костная анатомия пациента оставалась воспроизводимой относительно самой жесткой оболочки с миллиметровой точностью:

• Доброволец 1: среднее расстояние от маркеров МРТ до нижнего переднего угла позвонка S4 составило 210,7 мм при стандартном отклонении всего 1,8 мм
• Доброволец 2: среднее расстояние до позвонка S2 составило 196,4 мм при стандартном отклонении всего 1,4 мм

Ключевое сравнение: С устройством и без устройства

Чтобы продемонстрировать дополнительную ценность своей системы, исследователи провели сравнительный эксперимент. Поскольку в рутинной клинической практике не существует стандартной системы повторного позиционирования для МРТ, они имитировали технику нанесения радиохирургических татуировок: на теле каждого добровольца (на правом и левом бедре) и на столе МРТ были размещены по два ориентира. Доброволец занимал положение, а два оператора помогали ему совместить ориентиры на теле с ориентирами на столе. Совпадение кожи со столом визуально подтверждалось с точностью лучше 1 мм.

Результаты были впечатляющими. Без устройства иммобилизации медианный вектор 3D-смещения был в 4–6 раз больше, чем при использовании устройства:

• Доброволец 1 без устройства: медиана 3D-смещения составила 9,8 мм (размах от 4,6 до 10,5 мм) по сравнению с 1,5 мм при использовании устройства
• Доброволец 2 без устройства: медиана 3D-смещения составила 8,5 мм (размах от 6,8 до 14,5 мм) по сравнению с 2,3 мм при использовании устройства

Стандартное отклонение расстояния между маркером стола МРТ и крестцовыми позвонками подтвердило ту же картину. Без устройства стандартные отклонения составили 9,5 мм (доброволец 1) и 6,6 мм (доброволец 2) — по сравнению с 1,8 мм и 1,4 мм при использовании устройства. Иными словами, форма уменьшила дневную вариабельность позиционирования примерно в 5–7 раз. Исследователи отметили, что, как и ожидалось, лечение без такого устройства просто не было бы достаточно точным для этой цели.

Нацеливание ультразвуком: Может ли устройство правильно направлять тепло?

Устройство должно было делать больше, чем просто удерживать пациента неподвижно — оно должно было фиксировать ультразвуковой аппликатор так, чтобы будущий терапевтический луч попадал в одну и ту же область ткани каждый раз. Исследователи протестировали это, прикрепив стандартный ультразвуковой диагностический датчик к специальному держателю на 3D-напечатанной форме (эластичный ремень, обхватывающий двухчастное устройство во время сеанса), и сравнили новые изображения с эталонными снимками, сделанными до создания формы.

Согласованность повторного нацеливания на мишень была высокой. Правые подвздошные сосуды появлялись в одной и той же анатомической плоскости, визуализируясь на схожей глубине с точностью до 2 мм — как показано на 14 панелях изображений в опубликованной статье (Рисунок 6A–G для первого добровольца, H–N для второго). Авторы описывают это как показатель того, как будущий ультразвуковой аппликатор для гипертермии может соответствующим образом воздействовать на область, которую необходимо нагреть.

Наконец, устройство оказалось быстрым и удобным в использовании на практике. Время, необходимое обоим добровольцам для самостоятельного позиционирования в устройстве иммобилизации и принятия комфортного положения, всегда составляло менее 1 минуты во всех 28 измерительных последовательностях.

Клинические последствия: Что это значит для пациентов

Это исследование предоставляет обнадеживающие ранние доказательства того, что одно персонализированное 3D-напечатанное устройство может служить как для лучевой терапии, так и для фокусированного ультразвука под контролем МРТ при гипертермии у пациентов с раком предстательной железы. В частности:

• Достижима субмиллиметровая точность без татуировок или лазеров. Сама форма направляла пациента в нужное положение, устраняя необходимость в постоянных отметках на коже.
• Основной источник ошибки находится вдоль длины тела. Продольная ось (от головы до ног) показала наибольшие отклонения. Это важно, потому что некоторые аппараты, такие как МРТ-линейные ускорители с фиксированными плоскими кушетками, не могут выполнять вращательные коррекции.
• Даже небольшие вращения имеют значение. Авторы отмечают, что неконтролируемые ошибки вращения могут существенно повлиять на сохранение органов — например, на параметр V50 прямой кишки (объем прямой кишки, получающей дозу 50 Гр и более) у пациентов с раком предстательной железы. Жесткая форма, ограничивающая вращение, могла бы поэтому помочь защитить прямую кишку и другие здоровые ткани.
• Система подходит как для худых, так и для более тучных пациентов. Система работала для добровольцев с индексом массы тела 22 и 31. Однако потеря веса добровольцем 2 между сканированием и измерением (индекс массы тела снизился с 31,4 до 29,8) увеличила ошибки вращения — это напоминает о том, что значительные изменения веса во время лечения могут повлиять на то, насколько хорошо форма будет прилегать.
• Нацеливание ультразвуком выглядит надежным. Возможность визуализировать один и тот же сосуд с точностью до 2 мм через встроенный держатель предполагает, что терапевтические ультразвуковые лучи могут направляться последовательно на протяжении всех сеансов.

Для пациентов это исследование указывает на будущее, в котором персонализированная пластиковая форма — созданная на основе быстрого поверхностного сканирования — может упростить комбинированные виды лечения. Вместо нескольких отдельных систем позиционирования и отметок на коже одно устройство могло бы использоваться для планирования лучевой терапии, ежедневных сеансов облучения и сеансов гипертермии под контролем МРТ, потенциально делая весь курс лечения быстрее, комфортнее и точнее.

Ограничения: Что это исследование не смогло доказать

Читателям следует понимать важные ограничения этого исследования:

• В исследовании участвовали только два здоровых добровольца. Это доказательство концепции, а не клиническое испытание. В нем участвовали добровольцы без рака предстательной железы, поэтому оно не может напрямую показать преимущества или побочные эффекты у реальных пациентов.
• Фактическая гипертермия не проводилась. Использованный ультразвуковой датчик был диагностическим, а не терапевтическим нагревательным аппликатором. Исследование измеряло точность позиционирования и нацеливания, а не эффективность лечения.
• Различные системы измерений давали несколько разные результаты. Для добровольца 1 медианная 3D-ошибка составила 4,5 мм по данным OSM против 1,5 мм по данным МРТ; для добровольца 2 — 0,8 мм против 2,3 мм. OSM измеряет внешнюю поверхность тела, а со-регистрация по МРТ измеряет внутреннюю костную анатомию — и эти два показателя могут различаться, например, из-за изменений мягких тканей.
• Изменения веса влияют на прилегание. Один доброволец потерял вес во время исследования (индекс массы тела снизился с 31,4 до 29,8), что увеличило ошибки вращения. Пациенты, которые набирают или теряют вес в течение многонедельного курса лечения, могут нуждаться в новой форме.
• Производство занимает много времени. Печать каждого устройства занимала от 65 до 77 часов, что может стать логистическим барьером в рутинной клинической практике, хотя это разовые затраты на каждого пациента.
• Прототип устройства тестировался на стандартном МРТ-сканере и линейном ускорителе, а не в объединенной среде MR-LINAC с реальными пациентами, проходящими оба вида лечения одновременно.

Рекомендации: что должен знать пациент

Основываясь на результатах данного исследования, пациентам, которые проходят (или рассматривают возможность прохождения) лучевой терапии по поводу рака предстательной железы, следует иметь в виду следующие моменты:

• Точность является ключом к успеху. Ежедневное воспроизводимое позиционирование во время лучевой терапии связано с лучшим долгосрочным контролем над заболеванием и меньшим количеством побочных эффектов, вызванных облучением. Спросите у своей команды радиологов-онкологов, как каждый день проверяется ваше положение — с помощью татуировок, поверхностного визуального контроля, рентгеновской визуализации или их комбинации.
• Спросите о вариантах без татуировок. Многие современные клиники используют лучевую терапию с визуальным контролем поверхности (например, систему AlignRT, применявшуюся в данном исследовании), которая может снизить необходимость или полностью исключить потребность в постоянных татуировках на коже. Если наличие татуировок вызывает у вас опасения, обсудите альтернативные варианты со своей медицинской командой.
• Сообщите о любых планируемых изменениях массы тела. Поскольку индивидуальные средства иммобилизации таза плотно прилегают к телу, значительная потеря или набор веса во время лечения могут снизить их точность. Если вы планируете изменить массу тела в период лечения, сообщите об этом своим радиологам-онкологам.
• Гипертермия является перспективным дополнительным методом, но пока не стала стандартом для данного подхода. Комбинирование тепла с облучением клинически признано для некоторых видов рака и активно изучается при раке предстательной железы. Данное конкретное устройство представляет собой исследовательский прототип и еще не доступно в клиниках.
• Знайте свои показатели. Примерно у 50% (1 из 2) пациентов, получающих спасительную лучевую терапию после простатэктомии, наблюдается прогрессирование заболевания в течение 5 лет, а риски токсичности возрастают при дозах выше 70 Гр. Если вы находитесь в такой ситуации, спросите у своего врача, может ли гипертермия или другие подходы с модификацией дозы быть для вас подходящими — и есть ли доступные клинические исследования.

Часто задаваемые вопросы

Что такое персонализированное 3D-печатное средство иммобилизации таза для лучевой и тепловой терапии рака предстательной железы?

Это индивидуальный жесткий корпус, созданный на основе 3D-сканирования поверхности вашего таза. При ранних испытаниях на здоровых добровольцах он удерживал тело с точностью до половины миллиметра, сокращал ошибки позиционирования до шести раз по сравнению с методами с использованием татуировок и лазеров, а также включал держатель для ультразвукового аппликатора. Это все еще исследовательский прототип.

Как это устройство поможет мне, если после удаления предстательной железы потребуется лучевая терапия?

После операции на предстательной железе повышение уровня простат-специфического антигена может указывать на наличие оставшихся раковых клеток, а лучевая терапия является стандартным методом лечения. Точное ежедневное позиционирование имеет решающее значение, поскольку более точное прицеливание может улучшить контроль над заболеванием и снизить побочные эффекты со стороны мочевого пузыря или прямой кишки. Данный корпус предназначен для фиксации тела в одном и том же положении как во время сеансов лучевой терапии, так и во время экспериментальных сеансов тепловой терапии под контролем МРТ, без необходимости использования татуировок или лазеров.

Насколько точно 3D-печатный корпус позиционировал пациентов во время испытаний?

В испытаниях на двух здоровых добровольцах большинство ошибок позиционирования составляли менее одного миллиметра по вертикальной и латеральной осям. Общая 3D-девиация при МРТ составила медиану от 1,5 до 2,3 миллиметра. Наибольшие ошибки наблюдались в направлении от головы к стопам, достигая примерно 8,5 миллиметра в некоторых повторных сканированиях.

Удавалось ли 3D-печатному устройству каждый раз точно наводить ультразвуковой зонд на одно и то же место?

Да, в рамках исследования proof-of-concept. Когда ультразвуковой визуализирующий зонд был закреплен на корпусе, правые подвздошные сосуды находились в пределах 2 миллиметров от их исходного опорного положения во многих тестовых сеансах. Это предполагает, что в будущем терапевтический ультразвуковой луч можно будет направлять последовательно, однако в данном эксперименте тепловая терапия не проводилась.

Доступен ли этот 3D-печатный корпус сейчас в клиниках для пациентов с раком предстательной железы?

Нет, это исследовательский прототип, протестированный только на двух здоровых добровольцах, а не на пациентах с раком предстательной железы. Он еще не тестировался в объединенной среде MR-LINAC или при реальной доставке гипертермии. Необходимо проведение дополнительных исследований, прежде чем он станет рутинным клиническим вариантом. Время печати также было значительным — от 65 до 77 часов на один корпус, что может стать логистическим препятствием.

Стоит ли мне получить второе мнение относительно спасительной лучевой терапии плюс гипертермия при раке предстательной железы после простатэктомии?

Второе мнение поможет вам понять, подходит ли вам спасительная лучевая терапия и является ли гипертермия — метод, использующий фокусированный ультразвук под контролем МРТ для нагрева ткани до 41–43°C и повышения эффективности облучения — подходящим вариантом. Исследования показывают, что примерно у половины пациентов, получающих спасительную лучевую терапию после простатэктомии, наблюдается прогрессирование заболевания в течение 5 лет, а дозы облучения свыше 70 Гр могут увеличивать риск побочных эффектов. Гипертермия изучается для применения в данной ситуации, и описанное устройство остается исследовательским прототипом. Уточните, может ли гипертермия или участие в клинических испытаниях подойти для вашего случая. Diagnostic Detectives Network предоставляет независимые экспертные вторые мнения.

Информация об источнике

Original article title: Magnetic resonance-guided ultrasound hyperthermia for prostate cancer radiotherapy - 2022

Authors: Pauline C Guillemin, Giovanna Dipasquale, Johannes WE Uiterwijk, Maud Jaccard, Orane Lorton, Pelagia Tsoutsou, Joanna Gariani, Pierre-Alexandre Poletti, Rares Salomir, and Thomas Zilli (co-first authors: Guillemin and Dipasquale)

Affiliations: Faculty of Medicine, Geneva University; Division of Radiation Oncology, Geneva University Hospital; Department of Radiology & Medical Informatics, Geneva University Hospital, Geneva, Switzerland

Journal: Journal of 3D Printing in Medicine (2022), Volume 6, Issue 2, pages 55–67

Publication details: First draft submitted August 4, 2021; accepted for publication February 15, 2022; published online March 8, 2022. DOI: 10.2217/3dp-2021-0024

Funding/Access: Published under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives (CC BY-NC-ND 4.0) license.

Эта статья, написанная доступным языком, основана на рецензируемых научных исследованиях. Она предназначена исключительно для образовательных целей и не является медицинской рекомендацией. Пациентам следует обсуждать индивидуальные варианты лечения со своей онкологической командой.